CN114284182A - 刻蚀系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种刻蚀系统包括：刻蚀腔，用于对基片进行刻蚀；检测腔，用于对基片的刻蚀结果进行检测；沉积腔，用于对检测腔内检测后的的基片进行沉积；光学检测装置，包括光学模块以及检测控制模块，光学模块位于检测腔内，用于在检测控制模块的控制下检测对基片的刻蚀结果；其中，基片在刻蚀腔、沉积腔、检测腔之间转移时处于真空状态；中控设备，电连接检测控制模块，用于根据基片的刻蚀结果控制检测腔内的基片进入沉积腔或者刻蚀腔。本申请可以有效提高半导体产品生产良率。

Description

刻蚀系统

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种刻蚀系统。

背景技术

在进行半导体器件加工时，经常要对需要进行工艺加工的基片进行刻蚀，然后再对刻蚀后的基片上进行沉积，以形成所需产品。工艺过程中，刻蚀过程与沉积过程通常分开进行加工控制。但是采用该种加工方式对一些半导体(例如第三代半导体)器件成型时，会影响器件性能及产品成型良率等。

随着半导体技术的发展，对器件性能的要求越来越高，因此亟需对现有加工系统进行改善，以提高器件性能。

发明内容

基于此，本申请实施例提供一种可以提高器件性能的刻蚀系统。

一种刻蚀系统，其特征在于，包括：

刻蚀腔，用于对基片进行刻蚀；

检测腔，用于对所述基片的刻蚀结果进行检测；

沉积腔，用于对所述检测腔内检测后的的所述基片进行沉积；

光学检测装置，包括光学模块以及检测控制模块，光学模块位于所述检测腔内，用于在所述检测控制模块的控制下检测对所述基片的刻蚀结果；

其中，基片在所述刻蚀腔、沉积腔、检测腔之间转移时处于真空状态；

中控设备，电连接所述检测控制模块，用于根据所述基片的刻蚀结果控制所述检测腔内的基片进入所述沉积腔或者所述刻蚀腔。

在其中一个实施例中，

刻蚀系统包括至少两个刻蚀腔，所述至少两个刻蚀腔包括低密度刻蚀腔和高密度刻蚀腔；

所述中控设备还用于根据所述基片状态，控制基片进入低密度刻蚀腔和/或高密度刻蚀腔。

在其中一个实施例中，

所述光学模块包括光发射单元与光接收单元，所述光发射单元用于向所述基片发送检测光束，所述光接收单元用于接收所述基片的反馈光束，并将所述反馈光束转化成电信号；

所述检测控制模块包括光源单元、发光控制单元以及分析单元，所述发光控制单元电连接所述光源单元，用于控制所述光源单元为所述光发射单元提供光源，所述分析单元电连接所述光接收单元，用于根据所述电信号分析所述基片的刻蚀结果。

在其中一个实施例中，所述检测腔内还设有：

温度检测装置，温度检测装置用于检测所述基片的温度；

降温装置，用于对刻蚀后的所述基片进行降温。

在其中一个实施例中，

所述刻蚀系统还包括传送腔，所述传送腔具有传送闸板阀，所述传送闸板阀关闭时将所述传送腔内部与外部相隔离，所述传送腔内部设有机械手；所述中控设备控制所述传送腔旋转，或者所述中控设备控制所述传送腔旋转且控制所述传送腔向其设有所述传送闸板阀的方向移动，且在所述传送腔与对应的其他腔室的压强相同时，所述中控设备控制所述传送闸板阀打开。

在其中一个实施例中，

所述刻蚀腔朝向所述传送腔一侧具有刻蚀闸板阀，所述刻蚀闸板阀关闭时将所述刻蚀腔内部与外部相隔离；

所述检测腔朝向所述传送腔一侧具有检测闸板阀，所述检测闸板阀关闭时将所述检测腔内部与外部相隔离；

所述沉积腔朝向所述传送腔一侧具有沉积闸板阀，所述沉积闸板阀关闭时将所述沉积腔内部与外部相隔离，所述检测腔、所述传送腔、所述刻蚀腔以及所述沉积腔均连接抽真空系统，以使得所述传送腔与其他腔室之间在真空状态下转移所述基片。

在其中一个实施例中，所述刻蚀系统还包括外围腔，所述传送腔、所述刻蚀腔、所述检测腔以及所述沉积腔均位于所述外围腔内，所述外围腔也连接抽真空系统；

或所述刻蚀腔、所述检测腔及所述沉积腔围成内围腔，所述传送腔位于所述内围腔内，所述内围腔也连接抽真空系统。

在其中一个实施例中，

所述刻蚀系统还包括测试腔，所述测试腔朝向所述传送腔一侧具有测试闸板阀，所述测试闸板阀关闭时将所述测试腔内部与外部相隔离，所述测试腔用于对沉积中外延片和/或沉积后的所述基片上形成的产品进行性能测试。

在其中一个实施例中，

所述中控设备在所述沉积腔的沉积过程中，控制沉积腔暂停沉积，且控制所述机械手将所述基片由所述沉积腔运送至所述测试腔，以检测沉积过程中的所述基片上形成的产品的性能；且根据检测结果判断继续沉积或终止沉积；

和/或，所述中控装置在所述沉积腔沉积结束时，控制所述机械手将基片由所述沉积腔运送至所述测试腔，以检测沉积后的的所述基片上形成的产品性能。

在其中一个实施例中，所述刻蚀系统还包括装卸腔，所述装卸腔位于所述外围腔内，用于实现基片的装卸，所述装卸腔朝向所述传送腔一侧具有装卸闸板阀，所述装卸闸板阀关闭时将所述装卸腔内部与外部相隔离。

上述刻蚀系统，通过检测腔、光学检测装置以及中控设备的设置，可以对刻蚀后的基片的质量进行有效监控，从而有利于提高基于基片而形成的器件的性能。并且，检测腔在对基片的刻蚀结果进行监控的同时，还可以起到对刻蚀腔刻蚀后的基片进行降温的作用，从而防止基片在后续沉积时发生裂片或者片内形成裂纹，从而进一步提高器件性能。同时，基片在刻蚀腔、沉积腔以及检测腔之间转移时处于真空状态，从而可以有效减少空气中的C、O和其他施主杂质等外界污染，从而进一步提高器件性能以及产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中提供的刻蚀系统的结构示意图；

图2为一实施例中提供的刻蚀系统的光学检测装置与中控设备的结构框图；

图3为另一实施例中提供的刻蚀系统的结构示意图；

图4为又一实施例中提供的刻蚀系统的结构示意图；

图5为再一实施例中提供的刻蚀系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本申请的范围。

在一个实施例中，请参阅图1以及图2，提供一种刻蚀系统，包括：刻蚀腔100、检测腔200、沉积腔300、光学检测装置400以及中控设备500。

刻蚀腔100用于对基片进行刻蚀。

刻蚀腔100对基片进行所需的界面处理。具体地，基片可以包括但不限于为用于进行同质外延生长的氮化物外延片(如氮化镓外延片)。

此时的界面处理为特定工艺，因后期生长的器件材料不同而不同定制。当目标器件是光电子器件时，基片将在刻蚀腔100内进行去杂质和图形化处理，以提升晶体质量和出光效率。当目标器件是微电子器件时，基片将在刻蚀腔100内进行去杂质和平坦化处理，以提升高压和高频性能。

刻蚀腔100内均可以设有第一压力检测装置(未图示)和第一气体检测装置(未图示)。第一压力检测装置和第一气体检测装置用于检测刻蚀腔100中的气体种类和压力，进而来调控刻蚀腔100中的气体参数，从而来实现刻蚀。

同时，刻蚀腔100内可以设有用于放置基片的可旋转工件台和用于调节可旋转工件台旋转转速、摆动角度的调控装置。利用通过调控装置的调节作用，可实现可旋转工件台的摆动，使可旋转工件台具备刻蚀角度可调功能。可旋转工件台本身也可以旋转，这样可以提高刻蚀的均匀性。该工件台能够提高刻蚀工艺均匀性以及刻蚀速率的优化。同时，通过调节可旋转工件台的旋转转速和摆动角度，使得刻蚀角度能够满足不同晶向材料的刻蚀需求，有利于提高膜层刻蚀速率。

可旋转工件台上可以连接用于调节基片温度的控温装置。控温装置可以包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液。冷却管可以设置在可旋转工件台的内部或表面。通过在可旋转工件台内部或表面设置控温装置，使可旋转工件台具备低温控制功能，可实现可旋转工件台的温度可调，能够满足不同器件的对温度的刻蚀需求。

可旋转工件台上还可以连接用于监控基片刻蚀程度的监控装置(如摄像头)。

刻蚀腔100上还可以连接气体管路，用于通入不同的刻蚀气体。在刻蚀腔100内还包括有离子源，将刻蚀气体进行等离子体化处理。

检测腔200用于检测对基片的刻蚀结果。基片在刻蚀腔100内进行刻蚀之后，会被送入检测腔200进行检测。

沉积腔300用于对检测腔200内检测后的的基片进行沉积。沉积腔300内可以设有第二压力检测装置(未图示)和第二气体检测装置(未图示)。第二压力检测装置和第二气体检测装置用于检测沉积腔300中的气体种类和压力，进而来调控沉积腔300中的气体参数，从而来实现沉积。

基片在刻蚀腔100、沉积腔300以及检测腔200之间转移时处于真空状态，从而减少空气中的C、O和其他施主杂质等外界污染。

光学检测装置400包括光学模块410以及检测控制模块420。光学模块410位于检测腔200内，用于在检测控制模块420的控制下检测对基片的刻蚀结果。

通过光学检测装置400可以获取基片被刻蚀后的物理参数信息，如获取基片的临界尺寸、膜层厚度、刻蚀深度、表面粗糙度、形成刻蚀坑的分布等信息。

在具体检测时，可以在基片的一个位置执行的一个或多个测量，进而满足工艺监控目的要求。同时，也可以改变光学模块410的光路入射点，进而对基片的不同的位置进行测量。

检测控制模块420可以通过对被刻蚀后的基片的物理参数进行分析，进而提供关于刻蚀工艺均匀性等信息。基于这些结果，可以反馈刻蚀腔中减薄和/或刻蚀的效果，并确定是否进行下一步的沉积。

中控设备500电连接检测控制模块，用于根据基片的刻蚀结果控制检测腔内的基片进入沉积腔或者刻蚀腔。

如果刻蚀结果良好，达到了预先设定的工艺要求，则将其送入沉积腔300进行下一步的沉积。

如果刻蚀结果欠佳，没有达到工艺要求，则可以将检测腔200中的基片取出，重新放入到刻蚀腔100中，进行重新刻蚀，直至其符合工艺要求。

如果刻蚀结果很差，严重不达标，可以直接将其进行报废等处理。

因此，本实施例中，通过检测腔200、光学检测装置400以及中控设备500的设置，可以对刻蚀后的基片的质量进行有效监控，从而有利于提高基于基片而形成的器件的性能。

并且，在刻蚀腔100内进行刻蚀工艺时，刻蚀腔内的工艺温度通常较高。而刻蚀后进行沉积所需工艺温度通常也比较高，因此进行沉积的沉积腔内会由较低的室温快速升温至高温。如果在对基片在刻蚀后，直接进行沉积，基片会在短时间内经历高温-低温-高温。此时，容易引起裂片，或者使得基片内形成裂纹，而影响后续膜层的沉积质量以及最终形成的器件的性能。

因此，本实施例检测腔200在对基片的刻蚀结果进行监控的同时，还可以起到对刻蚀腔100刻蚀后的基片进行降温的作用，从而防止基片在后续沉积时发生裂片或者片内形成裂纹，从而进一步提高器件性能。

在一个实施例中，刻蚀系统可以包括至少两个刻蚀腔100。至少两刻蚀腔100包括高密度刻蚀腔和低密度刻蚀腔。

具体地，高密度刻蚀腔和低密度刻蚀腔内可以分别具有低密度等离子刻蚀设备和高密度等离子刻蚀设备。其中低密度等离子刻蚀通常为反应离子刻蚀(RIE)，高密度等离子刻蚀通常为电感耦合等离子刻蚀(ICP)或电容耦合等离子刻蚀(CCP)。高密度等离子体刻蚀设备相对于低密度等离子体刻蚀设备而言，具有刻蚀速度快、相对粗糙的特点，适用于减薄衬底和对衬底晶片的初始刻蚀和快速刻蚀。而低密度等离子体刻蚀设备能够更精细的对衬底晶片刻蚀，细化刻蚀、控制刻蚀图案。

同时，中控设备500还用于根据基片状态(如基片上预加工的器件类型和/或基片表面平整度和/或基片厚度等)控制基片进入低密度刻蚀腔和/或高密度刻蚀腔。

作为示例，在一些情况下，中控设备500的控制下，可以先将基片送至具有高密度等离子体刻蚀设备的高密度刻蚀腔。经过初始刻蚀之后，将基片送至具有低密度等离子体刻蚀设备的低密度刻蚀腔。具体地，可以根据基片的厚度、基片上预加工的器件类型等，来确定减薄厚度、刻蚀的深度以及表面的形貌等。

或者，在一些情况下，不需要高密度等离子体刻蚀设备进行刻蚀。此时中控设备可以直接将基片传送至低密度等离子体刻蚀设备所在的低密度刻蚀腔。

在一个实施例中，请参阅图2，光学模块410包括光发射单元411与光接收单元412。

光发射单元411用于向基片发送检测光束。检测光束可以为红外光或者激光等。检测光束可以对基片的底部进行照射，也可以对基片的顶部表面进行照射。光发射单元411可以通过聚焦对基片的一个位置表面进行多次照射，和/或对多个位置的表面进行照射。

光接收单元412用于接收基片的反馈光束，并将反馈光束转化成电信号。反馈光束可以为检测光束发射到基片后，经基片反射、折射、散射、干涉或其组合作用等后形成的光束。光接收单元412捕捉到的反馈光束信号，并将其转化成电信号。

检测控制模块420包括光源单元421、发光控制单元422以及分析单元423。

光源单元421可以包括但不限于为激光芯片或红外光芯片等光学芯片。

发光控制单元422电连接光源单元421，用于控制光源单元421为光发射单元411提供光源。具体地，光源单元421与光发射单元411之间可通过光纤进行光的传输。作为示例，检测控制模块420可以位于检测腔200外部。光纤可以贯穿检测腔200内外。

分析单元423电连接光接收单元412，用于根据光接收单元412发送的电信号分析基片的刻蚀结果。具体地，分析单元423可以使用专业测试软件(例如一种与光学检测装置400对应的工具软件来分析)，以获得关于基片的被刻蚀后的物理参数信息，如获取基片的临界尺寸、膜层厚度、刻蚀深度、表面粗糙度、形成刻蚀坑的分布等信息。

在一个实施例中，可以在检测腔200将基片降温至预设温度以下。预设温度例如可以为300℃或者200℃。此时，可以在检测腔200内设有温度检测装置，从而对基片的温度进行有效检测。

当然，本申请实施例并不以此为限制。在其他实施例中，检测腔200内也可以不设有温度检测装置。此时可以通过控制基片在检测腔200内的时间，从而达到理想的降温效果。

在一个实施例中，还可以进一步设置检测腔200内具有降温装置。降温装置可以对刻蚀后的基片进行快速而有效的降温。

作为示例，降温装置可以包括冷却管。检测腔内可以设有第一基片放置装置。第一基片放置装置可以包括多个第一基片放置台，多个第一基片放置台可以从上而下依次竖直排列设置。每个第一基片放置台上可以放置一片基片。基片放置台下可以设有冷却管，从而可以对基片进行快速而有效的降温。

当然，在其他实施例中，检测腔200内也可以不设有降温装置。此时可以在检测腔200内对基片进行自然降温。

在一个实施例中，请参阅图3，刻蚀系统还包括传送腔600。传送腔600具有传送闸板阀620，传送闸板阀620关闭时将传送腔600内部与外部相隔离。

传送腔600内部设有机械手610。机械手610用来传递基片。传送腔600具有传送闸板阀620，传送闸板阀620关闭时将传送腔600内部与外部相隔离。且传送腔600可以连接抽真空系统，从而可以为腔室内部提供真空环境。

具体地，机械手610包括有机械臂611和基片拾取接口612，基片拾取接口612通过真空吸附的方式将基片吸取，并通过机械臂611运输转移至其他腔室。

中控设备500控制传送腔600旋转，从而使得传送腔600可以与分别其他腔室对准，从而从与各个其他腔室之间传送基片。

或者中控设备500控制传送腔旋转且控制传送腔向其设有传送闸板阀的方向移动，从而使得传送腔600可以与分别其他腔室对准且靠近其他腔室，从而从与各个其他腔室之间传送基片。

且中控设备500在传送腔600与对应的其他腔室的压强相同时，中控设备控制传送闸板阀620打开，从而便于对传送闸板阀620的开启控制。

且在传送腔与对应的其他腔室的压强相同时，中控设备控制传送闸板阀打开。

本实施例的传送腔600具有传送闸板阀620。传送闸板阀620关闭时将传送腔600的内部与外部相隔离，即使得传送腔600独立于其他腔室。此时，可以使得传送腔600不受其他腔室影响。例如传送腔600的的尺寸不受其他腔室影响，从而将其灵活设置，进而适应相对需求。具体地可以将传送腔600设置成相对较小的腔室，从而便于对其进行抽空度至真空度较高的状态，以在基片传送过程中，对其进行更加良好的保护，防止其被污染。同时，传送腔600独立于与其他各个腔室，也降低了腔室设计、制作以及使用后的维护工作的难度。

并且，本实施例的传送腔600在控制装置的控制下可以转动，从而可以通过转动传送腔600而将同一传送闸板阀620对准不同的工艺腔室，从而使得传送腔600只需要设置一个传送闸板阀620，进而简化传送腔600的结构，降低传送腔600的制作成本。

在一个实施例中，请参阅图3，刻蚀腔100朝向传送腔600一侧具有刻蚀闸板阀110，刻蚀闸板阀110关闭时将刻蚀腔100内部与外部相隔离。检测腔200朝向传送腔600一侧具有检测闸板阀210，检测闸板阀210关闭时将检测腔200内部与外部相隔离。沉积腔300朝向传送腔600一侧具有沉积闸板阀310，沉积闸板阀310关闭时将沉积腔300内部与外部相隔离。因此，检测腔200、传送腔600、刻蚀腔100以及沉积腔300相互独立。

检测腔200、传送腔600、刻蚀腔100以及沉积腔300均连接抽真空系统，以使得传送腔600与其他腔室之间在真空状态下转移基片。具体地，抽真空系统可以包括多个抽真空装置。不同的腔室可以具有独立的抽真空装置，从而便于根据需求对各个腔室内进行灵活抽真空。当然，各个腔室也可以共用抽真空装置，这里对此并不做限制。

在本实施例中，检测腔200、刻蚀腔100以及沉积腔300均连接抽真空系统，从而保证各个工艺腔内均可以处于真空状态下，从而可以防止外延片在各个腔室中收到污染。同时，传送腔600也连接抽真空系统，从而可以防止外延片在传送过程中收到污染。因此，本实施例在可以有效减少空气中的C、O和其他施主杂质等外界污染。

在一个实施例中，请参阅图3，刻蚀系统还包括外围腔700。传送腔600、刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300均位于外围腔700内。

外围腔700也连接抽真空系统，外围腔700的设置可以使得整个刻蚀系统均处于封闭的真空环境下，从而有效防止基片在刻蚀过程中受到污染。

可以理解的是外围腔700具有可供基片进出的外腔进出部(图中未示出)。

在一个实施例中，刻蚀系统包括内围腔。传送腔600之外的其他腔室(如刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300等)围设并形成封闭的内围腔。内围腔也连接抽真空系统，此时传送腔500可以位于内围腔内。

或者，在一些实施例中，刻蚀系统也可以同时设有外围腔或者内围腔等，这里对此均没有限制。

当设有外围腔或者内围腔时，中控设备500可以控制传送腔600转动，且向设有传送闸板阀620的方向直线运动。此时，传送腔600在和其他腔进行基片的传送的过程中，可以使得传送闸板阀620与其他腔的闸板阀接触。然后将两个腔抽真空至压强相当，从而将传送腔600与其他腔的闸板阀同时打开，以通过机械手610进行基片的传输。此时，由于中控设备500还控制传送腔600向设有传送闸板阀620的方向直线运动，从而使得对外围腔700或内围腔的真空度要求大大降低。

当然，中控设备也可以不控制传送腔600向设有传送闸板阀620的方向移动。此时，在传送腔600与其他腔之间进行基片的传输时，也可以对两个腔及其之间的外围腔或者内围腔同时进行抽真空，从而使得两个腔均与外围腔或者内围腔的压强相当，从而可以打开两个腔的闸板阀而进行基片的传输。

在一个实施例中，请参阅图3，刻蚀系统还包括装卸腔800。装卸腔800用于实现基片的装卸。

具体地，装卸腔800可以包括装卸部810。装卸腔800也可以连接抽真空系统，其也可以位于外围腔700内。

当基片自外部传送至刻蚀系统时，可以首先打开装卸腔800的装卸部810。然后将基片放置在装卸腔800内。之后再关闭装卸部810。装卸腔800内可以设置第二基片放置装置(未图示)。第二基片放置装置可以包括多个第二基片放置台，多个第二基片放置台可以从上而下依次竖直排列设置。每个第二基片放置台上可以放置一片基片。

同时，装卸腔800朝向传送腔600一侧具有装卸闸板阀820。装卸闸板阀820关闭时将装卸腔800内部与外部相隔离。同时，装卸腔800可以与传送腔600之间进行基片的传输。

装卸部810与装卸闸板阀820相对设置，从而可以方便地在装卸腔800的相对侧分别进行与外部之间的基片的传送以及与传送腔600之间的基片的传送。

具体地，装卸部810可以闸板阀的形式设置，也可以以其他形式(如开窗的形式)设置，这里对此并没有限制。或者，也可以不设有装卸部810。此时，可以设置装卸腔800可以转动，从而通过在装卸闸板阀820处于不同的位置时，分别实现装卸腔800与外部之间的基片的传送以及装卸腔800与传送腔600之间的基片的传送。

作为示例，可以设置传送腔600可以位于中间区域。装卸腔800、刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300可以围绕在传送腔600的周围。

具体地，可以设置装卸腔800、刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300可以位于正多边形各顶点之间的位置，而传送腔600位于正多边形中心位置。或者也可以设置装卸腔800、刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300位于同一圆形上的不同位置，而传送腔600位于该圆形的圆心位置。此时，可以保证传送腔600内的机械手610能够距离相等的运输基片。这样，能够快速精准的对基片进行传送。

进一步地，装卸腔800、刻蚀腔100、检测腔200以及沉积腔300可均位于外围腔700内。光学检测装置400的检测控制模块420以及中控设备500可以位于外围腔700之外。具体地，二者可以集成在一起。

在一个实施例中，请参阅图4，刻蚀系统还包括测试腔900，测试腔900用于对沉积中和/或沉积后的基片上形成的产品性能进行测试。作为示例，沉积方式可以为外延生长沉积。

测试腔900朝向传送腔一侧具有测试闸板阀910。测试闸板阀910关闭时将测试腔900内部与外部相隔离，从而可以在封闭环境下进行测试，而防止测试受到外界干扰信号影响。此时，可以设置装卸腔800、刻蚀腔100、检测腔200、沉积腔300以及测试腔900围绕传送腔600设置。

测试腔900也可以连接抽真空系统，从而使得测试免受干扰气体影响，进而提高测试准确性。并且，测试腔900连接抽真空系统，也可以防止基片上沉积形成的产品被污染。

在一个实施例中，中控设备500在沉积腔300的沉积过程中，控制沉积腔300暂停沉积，且控制机械手610将基片由沉积腔300运送至测试腔900，以检测沉积过程中的基片上形成的产品的性能；且根据检测结果判断继续沉积或终止沉积。

当检测结果符合测试标准时，控制沉积腔300控制机械手610将基片由测试腔900运送回至沉积腔300，并控制沉积腔300继续沉积。当检测结果不符合测试标准时，控制沉积腔300控制机械手610将基片由测试腔900运出至装卸腔，并运出刻蚀系统，进而终止沉积。

和/或，中控装置500在沉积腔沉积结束时，控制机械手610将基片由沉积腔300运送至测试腔900，以检测沉积后的的基片上形成的产品性能。

在现有技术中，通常将沉积过程与测试过程分开，通常需要沉积后再进行测试。此时，无法测试沉积过程中的产品性能。

而本实施例可以将沉积腔300和测试腔900抽真空至同一真空环境下，以使得在沉积过程中，可以将沉积腔300内的产品拿到测试腔900进行测试。此时，可检测高温沉积状态下的产品性能，提前预测沉积产品是否合格，提高整个产品的生长效率，且还能检测沉积之后的产品性能。

在一个实施例中，还提供一种刻蚀系统，请参阅图5，包括装卸腔800、剥离腔1000、清洗干燥腔1100、刻蚀腔100、检测腔200、沉积腔300、测试腔900、传送腔600、外围腔700以及中控设备500。

装卸腔800、剥离腔1000、清洗干燥腔1100、刻蚀腔100、检测腔200、沉积腔300、测试腔900、传送腔600均独立连接不同的抽真空装置，且均位于外围腔700内。外围腔700连接至另一独立的抽真空装置。装卸腔800、剥离腔1000、清洗干燥腔1100、刻蚀腔100、检测腔200、沉积腔300、测试腔900的数量均可以为一个或者多个。

装卸腔800朝向传送腔600一侧设有装卸闸板阀820。此外，装卸腔800还可以设有与装卸闸板阀820相对设置的装卸部810。剥离腔1000朝向传送腔600一侧可以设有剥离闸板阀1010。清洗干燥腔1100朝向传送腔600一侧可以设有清洗闸板阀1110。刻蚀腔100朝向传送腔600一侧具有刻蚀闸板阀110。检测腔200朝向传送腔600一侧具有检测闸板阀210。沉积腔300朝向传送腔600一侧具有沉积闸板阀310。测试腔900朝向传送腔600一侧具有测试闸板阀。传送腔600具有传送闸板阀620，传送闸板阀620关闭时将传送腔600内部与外部相隔离。

作为示例，刻蚀系统在使用时，可以通过装卸部810从外界或者装载异质生长在衬底上的外延片，或者在沉积腔300内沉积形成异质生长在衬底上的外延片。剥离腔1000可以将生长在衬底上的外延片从衬底上剥离下来。剥离腔1000具体可以包括用于进行激光剥离的剥离子腔，也可以包括激光剥离后将外延片从衬底衬底上衬底分离的分离子腔。分离子腔内可以设有酸洗装置。酸洗装置内可以放有酸洗液，酸洗液与外延片分解形成的物质反应，从而可以将衬底与外延片分离。清洗干燥腔1100可以对剥离后的外延片进行清洗干燥。刻蚀腔100可以对剥离后的外延片进行刻蚀。检测腔200可以检测对剥离后的外延片的刻蚀结果。具体地，检测腔200内可以设有光学模块410。光学模块410在检测腔200外的检测控制模块420的控制下检测对外延片的刻蚀结果。同时，检测控制模块420电连接中控设备500。中控设备500根据基片的刻蚀结果控制检测腔内的外延片进入沉积腔或者刻蚀腔。沉积腔300可以对检测腔200内检测后的外延片上进行外延沉积。测试腔900可以对沉积中和/或沉积后的外延片上形成的同质外延产品性能进行测试。中控设备500控制传送腔600旋转且控制传送腔向其设有传送闸板阀的方向移动，从而使得传送腔600可以与分别其他腔室对准且靠近其他腔室，从而从与各个其他腔室之间传送基片。

以上示例为本实施例刻蚀系统的一种示例性使用方式。可以理解的是，刻蚀系统的各个腔室在进行使用时，也可以具有其他的使用顺序，这里对此并不做限制。

在一个实施例中，提供一种刻蚀方法包括：

步骤S100，通过机械手610将基片由传送闸板阀620放入传送腔600，且关闭传送闸板阀620；

步骤S200，转动传送腔600，以使得传送闸板阀620与刻蚀闸板阀110相对；

步骤S300，在真空环境下，打开传送闸板阀以及刻蚀闸板阀110，通过机械手610将基片由传送腔运输至刻蚀腔，关闭传送闸板阀620以及刻蚀闸板阀110；

步骤S400，在刻蚀腔100内对基片进行刻蚀；

步骤S500，在真空环境下，打开传送闸板阀620以及刻蚀闸板阀110，通过机械手610将基片由刻蚀腔100运输至传送腔600，关闭传送闸板阀620以及刻蚀闸板阀110；

步骤S600，转动传送腔600，以使得传送闸板阀620与检测闸板阀210相对；

步骤S700，在真空环境下，打开传送闸板阀620以及检测闸板阀210，通过机械手610将基片由传送腔600运输至检测腔200，关闭传送闸板阀620以及检测闸板阀210；

步骤S800，在检测腔200内对基片发送检测光束，且接收基片的反馈光束，以对刻蚀效果进行检测。

在步骤S100中，作为示例，外延片生长系统还可以包括装卸腔800。此时，步骤S100具体可以包括：

步骤S110，将基片由装卸部810放入装卸腔800，且关闭装卸腔800。

步骤S120，在装卸腔800内对基片进行清扫；

步骤S130，在真空环境下，打开传送闸板阀620以及装卸闸板阀820，通过机械手610将基片由装卸腔800运输至传送腔600，关闭传送闸板阀620以及装卸闸板阀820。

具体地，在步骤S110中，基片可以为氮化物单晶衬底片等。

在步骤S120中，可以通过氮气充入管路为装卸腔800内冲入氮气。使用氮气对基片进行清扫，可以将运输过程中附着在基片上的杂质颗粒进行清除，清扫时间可以为30s-5min。

为装卸腔800内冲入氮气的同时，可以对装卸腔800进行抽真空。此时，一方面可以防止氮气冲入增大装卸腔800内的压强；另一方面可以将氮气吹扫的杂质颗粒抽走，从而保持基片处于清洁环境之中，进而防止其被再次污染。

在停止氮气的充入后，可以继续通过真空泵对装卸腔800抽真空。当真空度到达0.1-0.5Pa时，可以停止抽真空。

在步骤S130中，可以对传送腔600进行抽真空。为了节省流程时间，可以在步骤S120对装卸腔800进行抽真空的同时即开始对传送腔600进行抽真空。

当传送腔600的压强与装卸腔800的压强相当的时候，可以在中控设备500的控制驱动下，将传送腔600的传送闸板阀620向装卸腔800的装卸闸板阀820运动而与其接触连接，然后将二者打开。之后，可以使用机械手610将装卸腔800中的基片取出运输至传送腔600。

将基片从装卸腔800取出之后，将装卸腔800的装卸闸板阀820和传送腔600的传送闸板阀620关闭。之后，还可以在中控设备500的控制驱动下，将传送腔600的传送闸板阀620向远离装卸腔800的装卸闸板阀820方向运动，直至回到原点位置。

在步骤S200中，可以通过中控设备500转动传送腔600，进而改变传送闸板阀620的方向，使得传送闸板阀620与刻蚀闸板阀110相对。

在步骤S300中，可以对刻蚀腔100进行抽真空。当刻蚀腔100的压强与传送腔的压强相当的时候，可以在中控设备500的控制驱动下，将传送腔600的传送闸板阀620向刻蚀腔100的刻蚀闸板阀110运动而与其接触连接，然后将二者打开。之后，可以使用机械手610将传送腔600中的基片取出运输至刻蚀腔100。

在步骤S400中，在整个系统中设置多个刻蚀腔100，多个刻蚀腔100至少包括一个具有高密度等离子体刻蚀设备的高密度刻蚀腔和一个具有低密度等离子体刻蚀设备的低密度刻蚀腔。

按照多个刻蚀腔的分布，可以先将传送的基片送至具有高密度等离子体刻蚀设备的高密度刻蚀腔。高密度等离子体刻蚀设备相对于低密度等离子体刻蚀设备而言，具有刻蚀速度快、相对粗糙的特点，适用于减薄衬底和对衬底晶片的初始刻蚀和快速刻蚀。而低密度等离子体刻蚀设备能够更精细的对衬底晶片刻蚀，细化刻蚀、控制刻蚀图案。经过初始刻蚀之后，将基片送至低密度等离子体刻蚀设备的低密度刻蚀腔。具体地，可以根据基片的厚度、器件类型等，来确定减薄厚度、刻蚀的深度以及表面的形貌等。

或者，也可以根据器件类型和基片厚度，如果不需要高密度等离子体刻蚀设备进行刻蚀，则通过控制装置直接将基片由传送腔600传送至低密度等离子体刻蚀设备所在的低密度刻蚀腔。

在将基片传送到各个刻蚀腔的过程中，均是由传送腔600中的机械手610将基片传送到对应的腔室中。在传送过程中均可以使用各自腔室对应的抽真空装置对腔室内抽真空，保持各自腔室内压力和传送腔压力对等之后，再开启闸板阀。这样可以方便的开启闸板阀，并在基片运送至对应的腔室之后，关闭对应的闸板阀，可以保持腔内稳定密闭的环境和气氛。

在步骤S500中，刻蚀腔100与传送腔600之间的基片的传送过程，可以类似步骤S130中装卸腔800与传送腔600之间的基片的传送过程。

在步骤S600中，可以通过类似步骤S200中的转动传送腔的方式。

在步骤S700中，传送腔600与检测腔200之间的基片的传送过程，可以类似步骤S300中传送腔600与刻蚀腔100之间的基片的传送过程。

在步骤S800中，检测腔200可以用于检测刻蚀的效果，并在检测过程中降低基片的温度，从而不会影响后续的沉积步骤。

具体地，可以通过光学检测装置400对刻蚀效果进行检测。通过光学检测装置400进行检测时，检测分析模块420的发光控制单元422控制光源单元421为位于检测腔200内的光学模块410的光发射单元411提供光源。光发射单元411向基片发送检测光束。光学模块410的光接收单元412用于接收基片的反馈光束，并将反馈光束转化成电信号。之后，检测分析模块420的分析单元423根据电信号分析基片的刻蚀效果。

在具体检测时，可以在基片的一个位置执行的一个或多个测量，进而满足工艺监控目的要求。同时，也可以改变光学模块410的光路入射点，进而对基片的不同的位置进行测量。

分析单元423可以使用专业测试软件(例如一种与光学检测装置400对应的工具软件来分析)，以获得关于基片的被刻蚀后的物理参数信息，如获取基片的临界尺寸、膜层厚度、刻蚀深度、表面粗糙度、形成刻蚀坑的分布等信息，并通过对被刻蚀后的基片的物理参数进行分析，进而提供关于刻蚀工艺均匀性等信息。基于这些结果，可以反馈刻蚀腔中减薄和/或刻蚀的效果，并确定是否进行下一步的沉积。

如果刻蚀效果欠佳，没有达到工艺要求，则可以将检测腔200中的基片取出，重新放入到刻蚀腔100中，进行重新刻蚀，直至其符合工艺要求。

如果刻蚀效果很差，严重不达标，可以直接将其进行报废等处理。

如果刻蚀效果良好，基片可以从检测腔200取出，之后被运送至沉积腔300，以在刻蚀后进一步进行沉积或外延生长加工。

沉积腔300可以的数量可以为一个或者多个。当沉积腔300的数量为多个时，每个沉积腔300均可以设有一个沉积闸板阀310，且每个沉积腔300均可以连接抽真空系统。各个沉积腔300的抽真空系统可以相互独立。

具体地，各个沉积腔300的沉积方式可以包括金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和原子层沉积(ALD)。根据形成的器件类型和沉积的层结构不同，可以使用机械手610控制基片在不同的沉积腔300内运送。

沉积腔300的内部可以设有生长载台，腔体上可以设有进气口。当基片被送至沉积腔室内时，可以根据器件类型进行抽真空。然后根据沉积或外延生长时所使用的气体，由进气口通入不同的气体。

沉积腔300的内部还可以包括有红外高温探测计。红外高温探测计的数量为多个，可以分别测试沉积或外延生长时基片的中心和边缘的温度，以及沉积腔300侧壁的温度。

基片在沉积腔300在沉积过程中，或者沉积之后，还可以将其放入测试腔进行测试。

具体地，中控设备500在沉积腔300的沉积过程中，控制沉积腔300暂停沉积，且控制机械手610将基片由沉积腔300运送至测试腔900，以检测沉积过程中的基片上形成的产品的性能；且根据检测结果判断继续沉积或终止沉积。

当检测结果符合测试标准时，控制沉积腔300控制机械手610将基片由测试腔900运送回至沉积腔300，并控制沉积腔300继续沉积。当检测结果不符合测试标准时，控制沉积腔300控制机械手610将基片由测试腔900运出至装卸腔，并运出刻蚀系统，进而终止沉积。

和/或，中控装置500在沉积腔沉积结束时，控制机械手610将基片由沉积腔300运送至测试腔900，以检测沉积后的的基片上形成的产品性能。

在沉积或测试完成之后，可以将基片从沉积腔300或测试腔中取出，并传送到装卸腔800。装卸腔800中关闭装卸闸板阀820。然后将装卸腔800充入氮气，保证和装卸腔800外气压一致时，将装卸腔800的另一侧的装卸部810打开，将加工完成的基片运出。

在上述实施例中，先进行刻蚀，后进行沉积。但是本申请并不以此为限制。例如，在一些实施例中，也可以使用沉积腔300先进行沉积，然后再将沉积后的基片放入刻蚀腔100进行刻蚀。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种刻蚀系统，其特征在于，包括：

刻蚀腔，用于对基片进行刻蚀；

检测腔，用于对所述基片的刻蚀结果进行检测；

沉积腔，用于对所述检测腔内检测后的所述基片进行沉积；

光学检测装置，包括光学模块以及检测控制模块，光学模块位于所述检测腔内，用于在所述检测控制模块的控制下检测对所述基片的刻蚀结果；

其中，基片在所述刻蚀腔、所述沉积腔、所述检测腔之间转移时处于真空状态；

中控设备，电连接所述检测控制模块，用于根据所述基片的刻蚀结果控制所述检测腔内的基片进入所述沉积腔或者所述刻蚀腔。

2.根据权利要求1所述的刻蚀系统，其特征在于，

刻蚀系统包括至少两个刻蚀腔，所述至少两个刻蚀腔包括低密度刻蚀腔和高密度刻蚀腔；

所述中控设备还用于根据所述基片状态，控制基片进入低密度刻蚀腔和/或高密度刻蚀腔。

3.根据权利要求1或2所述的刻蚀系统，其特征在于，

所述光学模块包括光发射单元与光接收单元，所述光发射单元用于向所述基片发送检测光束，所述光接收单元用于接收所述基片的反馈光束，并将所述反馈光束转化成电信号；

所述检测控制模块包括光源单元、发光控制单元以及分析单元，所述发光控制单元电连接所述光源单元，用于控制所述光源单元为所述光发射单元提供光源，所述分析单元电连接所述光接收单元，用于根据所述电信号分析所述基片的刻蚀结果。

4.根据权利要求1或2所述的刻蚀系统，其特征在于，所述检测腔内还设有：

温度检测装置，温度检测装置用于检测所述基片的温度；

降温装置，用于对刻蚀后的所述基片进行降温。

5.根据权利要求1或2所述的刻蚀系统，其特征在于，

所述刻蚀系统还包括传送腔，所述传送腔具有传送闸板阀，所述传送闸板阀关闭时将所述传送腔内部与外部相隔离，所述传送腔内部设有机械手；所述中控设备控制所述传送腔旋转，或者所述中控设备控制所述传送腔旋转且控制所述传送腔向其设有所述传送闸板阀的方向移动；

且在所述传送腔与对应的其他腔室的压强相同时，所述中控设备控制所述传送闸板阀打开。

6.根据权利要求5所述的刻蚀系统，其特征在于，

所述刻蚀腔朝向所述传送腔一侧具有刻蚀闸板阀，所述刻蚀闸板阀关闭时将所述刻蚀腔内部与外部相隔离；

所述检测腔朝向所述传送腔一侧具有检测闸板阀，所述检测闸板阀关闭时将所述检测腔内部与外部相隔离；

所述沉积腔朝向所述传送腔一侧具有沉积闸板阀，所述沉积闸板阀关闭时将所述沉积腔内部与外部相隔离，所述检测腔、所述传送腔、所述刻蚀腔以及所述沉积腔均连接抽真空系统，以使得所述传送腔与其他腔室之间在真空状态下转移所述基片。

7.根据权利要求5所述的刻蚀系统，其特征在于，所述刻蚀系统还包括外围腔，所述传送腔、所述刻蚀腔、所述检测腔以及所述沉积腔均位于所述外围腔内，所述外围腔也连接抽真空系统；

或所述刻蚀腔、所述检测腔及所述沉积腔围成内围腔，所述传送腔位于所述内围腔内，所述内围腔也连接抽真空系统。

8.根据权利要求5所述的刻蚀系统，其特征在于，

所述刻蚀系统还包括测试腔，所述测试腔具有测试闸板阀，所述测试闸板阀关闭时将所述测试腔内部与外部相隔离，所述测试腔用于对沉积中和/或沉积后的所述基片上形成的产品进行性能测试。

9.根据权利要求8所述的刻蚀系统，其特征在于，

所述中控设备在所述沉积腔的沉积过程中，控制沉积腔暂停沉积，且控制所述机械手将所述基片由所述沉积腔运送至所述测试腔，以检测沉积过程中的所述基片上形成的产品的性能；且根据检测结果判断继续沉积或终止沉积；

和/或，所述中控装置在所述沉积腔沉积结束时，控制所述机械手将基片由所述沉积腔运送至所述测试腔，以检测沉积后的所述基片上形成的产品性能。

10.根据权利要求7所述的刻蚀系统，其特征在于，所述刻蚀系统还包括装卸腔，所述装卸腔位于所述外围腔内，用于实现基片的装卸，所述装卸腔朝向所述传送腔一侧具有装卸闸板阀，所述装卸闸板阀关闭时将所述装卸腔内部与外部相隔离。

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